一、设计目标:4 1/2万用表(19999), 最小分辨率6微伏,自动选择量程。
二、功能设计要求(量程范围):
直流电压(DCV)DD 200 mV 2V 20V 200V 1000V
交流电压(ACV)DD 200mV 2V 20V 200V 700V
直流电流(DCA)DD 2mA 20mA 200mA 20A
交流电流(ACA)DD2mA 20mA 200mA
电阻(OHM)DDD 200 2K 20K 200K 2M20M
三、主要芯片:MSP430FE42X
四、操作方式:按键DDDCV按键,ACV按键,DCA按键,ACA按键,OHM按键
五、原理框图:
当进行AD测量时,MSP430FE42X可以选择外部参考源,也可以选择内部参考源。
这里在测量电压和电流时,选择内部参考源1.25V,这样,当外部待测电压为0.625V时,AD采样值为65535,当待测电压为-0.625时,AD采样值为0。由于设计的最小量程为0.2V,故需要将其放大到0.625V,使其满量程,然后根据显示的位数进行转换即0-20000对应0-32767。实际的最小分辨率是0.2/32767V=6微伏。
当待测电压大于0.2V时,必须进行分压处理,一般采用10倍的分压器,例如2V时降至0.2V等。电压分压器如图1所示。
图1 电压分压器
同样,在测量电流时,也要进行处理,使电流变为电压,然后才能测量。电流的测量原理图如图2所示。
图2 电流分压器
请注意,图2中右边的20A输入是直接接入的,当然也可以加上一个20A的保险丝。
以上是测量直流电压或直流电流的情况,当要测量交流电压或交流电流时,必须进行整流,整流电路如图3所示。
图3 交流整流电路
AC/DC转换电路由同相放大器A1、整流管D2和D3、隔直电容C18和C19、平滑虑波器R22和C22等组成,R24是校准电阻器。该电路可以得到输入正弦波的有效值。D1用于减少非线性失真。
电阻的测量与电压和电流的测量不同,原理图如图4所示。
电阻测量采用的是比例法,即当流过待测电阻和参考电阻的电流相同时,Uin/Uref=Rx/Rref,根据FE42X的AD转换特性,当输入电压时参考电压的一半时满量程,亦即当待测电阻是参考电阻的一半时满量程。故200欧姆档的参考电阻是400欧姆,假设待测电阻是100欧姆,由于此时通过参考电阻和待测电阻的电压是1.23V,所以参考电压是1.23*(400/500)V,而输入电压是1.23*(100/500),又当输入电压是1.23*2/5时满量程,故现在的AD值是满量程的一半-100欧姆。当然,此时的AD是要经过量程的转换即0-20000对应0-32767。
六、实际实现电路的简要分析:
1、直流电压测量:
待测电压通过分压器,在各个分压电阻上产生不同的电压值,此时要根据待测电压大小来确定输入单片机的电压,这里通过HC4051来对待测电压进行分压选择。由于待测电压可能高达1000V,因此选择松下的PHOTORELAY(其输入高达1000V)作为分压的输入端。当选择了合适的分压电压后,该电压由TLV2211组成的放大电路进行放大约3倍左右(使AD采样满量程),然后进行量程转换(0-20000对应0-32767),便可以得到待测电压值。
2、交流电压测量:
交流电压测量跟直流电压测量共用一个分压器,经过分压后,待测电压由TLV2211组成的交流整流电路整流后再进入放大电路进行测量。
3、直流电流测量:
由于待测电流高达200mA,一般的模拟开关可以通过的电流较小,故选用AQV201(40V时负载电流500mA)做电流选择,待测电流经分压后进入放大电路,然后再送入AD。
4、交流电流测量:
交流电流测量跟直流电流测量共用一个分压器,不同的是,分压后还要进入交流整流电路,然后再进入放大电路,最后送入AD。
5、电阻测量:
电阻测量电路选用内阻很小的MAX4638模拟开关来接入不同量程的参考电阻,从而测得待测电阻的阻值。AD采用的是外部的参考电压,该参考电压通过减法运算电路得到参考电阻上的电压后送入参考端,而待测电阻上的电压则直接送入测量端。
6、最后:
由于MSP430FE42X的输入阻抗为500k,故在AD输入端外加一个跟随器,以提高它的输入阻抗。
上一篇:一种电极贴式无线低功耗动态心电记录仪的设计与实现过程
下一篇:单片机技术实现蓝牙无线充电的系统方案
推荐阅读最新更新时间:2024-11-01 02:44
设计资源 培训 开发板 精华推荐
- 使用 Panasonic 的AN12979A的参考设计
- LF25CPT-TR 2.5V低压灯泡型闪光灯典型应用
- 6pinpad 6键全键自定义小键盘
- L9963E评估板,可用于开发48V汽车电池管理系统(BMS)
- LTC2908ITS8-B1、12V、3.3V、2.5V、1.8V、1.5V、1.2V六电源监视器的典型应用电路
- LT6656AIDC-2.048、2.048V 扩展电源范围电压基准的典型应用
- AD8601WDRTZ-REEL 高端运算放大器电流监视器的典型应用
- EVAL-AD7780EBZ,用于仪表的 AD7780、24 位、16.7SPS ADC 的评估板
- LEDyunli
- 【立创开发板】涛的游戏拓展版
- 下载安森美半导体工业物联网工业解决方案,百份好礼送!
- 【EEWORLD第四十二届】2012年09月社区明星人物揭晓!
- 有奖评测:50套来自恩智浦全新快速物联网原型设计套件(价值350元)
- Mouser 新用户大礼包再次来袭:晒单5折返E金币!
- “搜器件”小程序又添新功能!
- 免费申请 | ST多款开发板返场测评
- 4月25日上午10:00-11:30 ADI与您相约 TOF (Time Of Flight) 技术介绍及产品应用 有奖直播
- 【答题有奖】Altera Cyclone V 开发板全体验之初识 & 评估Cyclone V !
- 【最后1天】MPS 有奖倾诉|说出哪些年让你头大的电感应用问题,赢【颈部按摩仪、智能音箱】
- Spectrum仪器推出全新信号平均处理套件
- Verint 构建行业生态系统,助力企业应对严峻挑战
- Xilinx的Alveo™ 数据中心加速器卡产品又添新成员
- Melexis 汽车行业的飞行时间 (ToF) 技术全心升级
- 安森美半导体推出蓝牙低功耗开关参考设计
- 浅谈5G时代AGV机器人的发展前景和技术优势
- 【STM32H7教程】第28章 STM32H7时间关键代码在ITCM执行的方法
- 【STM32H7教程】第29章 STM32H7的USART串口基础知识和HAL库API
- 【STM32H7教程】第32章 STM32H7的TIM定时器基础知识和HAL库API
- 现代机器人之父:超强AI只是幻想 人类应当顺势而为